一种压电微振动台制造技术

本实用新型专利技术提供一种采用无铅压电技术的微振动台，包括用于产生振动激励的压电叠堆元件，用于将压电叠堆元件伸缩振动转变为振动平台上下振动的传振结构，以及用于承载待测物体的振动平台。本实用新型专利技术提供的压电微振动台使用由铌酸钾钠基无铅压电陶瓷制成的压电叠堆元件，相较于现有含铅材料，具有绿色无毒、环保无污染的特点，能够有效减少含铅元件在使用和废弃过程中带来的健康和环境问题。同时，所述压电微振动台工艺简单，适应性强，激振力可通过改变驱动电压调节，能够较好地满足微振动测试等方面的需求。

A piezoelectric micro vibration table

【技术实现步骤摘要】
一种压电微振动台
本技术属于压电技术及振动控制领域，具体涉及一种采用无铅压电技术的微振动台。
技术介绍
随着高新技术与材料科学的不断发展，越来越多的科学研究在微观领域展开，这也促使微型化设备不断发展，如微机械、微执行器、微传感器等，而与此同时，对其进行有效振动测试的重要性也逐步凸显。然而，由于微型设备尺寸往往很小，多在毫米、微米甚至纳米量级，采用传统振动台对微小物体进行振动测试显得捉襟见肘。例如，MEMS微构件动态测试时最基本的环节是要对其激振，由于其尺寸小，谐振频率高，传统激励技术无法直接应用在MEMS动态测试中。因此，亟需开发一种工艺简单、适应性强的能对微米级至纳米级微小物体施加可控激振力的微振动台。
技术实现思路
针对上述需求，本技术提供一种采用无铅压电技术的微振动台。一种微振动台，具体包括：压电叠堆元件，用于产生振动激励，驱动振动台工作。所述压电叠堆元件为多层结构，其内部由压电陶瓷层及电极层交叉叠加构成，其驱动电压相对于单层陶瓷而言更低，且能产生更大幅度的振动。进一步地，所述压电叠堆元件包含3~300层压电陶瓷层以及压电陶瓷层之间的电极层，所述压电陶瓷层的厚度为10~100微米，所述电极层的厚度为1~10微米。进一步地，所述压电陶瓷层采用铌酸钾钠（KNN）基无铅压电陶瓷，所述铌酸钾钠基无铅压电陶瓷中铌酸钾钠及其掺杂改性材料的摩尔含量为55-100%，其中铌元素的质量分数为40-70%。传振结构，用于将压电叠堆元件的伸缩振动转变为振动平台的上下振动。所述传振结构为倒“Y”型三臂结构，包含朝下的第一条臂、第二条臂，以及朝上的第三条臂。第一、第二条臂之间设置压电叠堆元件，而第三条臂则与振动平台底部相连。当压电叠堆元件产生伸缩振动时，第一、第二条臂随之发生横向的开合运动，从而带动第三条臂在纵向上进行上下运动。由于压电叠堆元件与传振结构直接相连，第一、第二条臂的开合运动的频率及振幅都与压电叠堆元件的伸缩振动保持一致；第三条臂上下运动的频率与压电叠堆元件的伸缩振动频率一致，其振幅与压电叠堆元件的伸缩振幅之间存在一定的比例关系，即振幅放大率。振幅放大率的数值由传振结构第一、第二条臂之间的夹角决定，可以根据实际需求来改变该夹角的大小，以实现对振幅放大率的调节。振动平台，直接与待测试物体接触，用于承载待测物体。所述振动平台的底部直接与传振结构的第三条臂直接相连，两者的振动状态保持一致。与现有技术相比，本技术提供的压电微振动台使用由铌酸钾钠基无铅压电陶瓷制成的压电叠堆元件，相较于现有含铅材料，铌酸钾钠基无铅压电陶瓷具有绿色无毒、环保无污染的特点，能够有效减少含铅元件在使用和废弃过程中带来的健康和环境问题。同时，所述压电微振动台采用倒“Y”型的传振结构，能够有效地将压电叠堆元件的伸缩振动转变为振动平台的上下振动，并且振幅可调。所述压电微振动台工艺简单，适应性强，激振力可通过改变驱动电压调节，能够较好地满足微振动测试等方面的需求。附图说明图1为本技术提供的压电微振动台的结构示意图。图2为倒“Y”型传振结构的示意图。具体实施方式以下对本技术的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义，而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。如图1所示，本技术提供一种压电微振动台，包括压电叠堆元件10，传振结构20，以及振动平台30。所述压电叠堆元件10，用于产生振动激励，驱动振动台工作。所述压电叠堆元件为多层结构，其内部由压电陶瓷层及电极层交叉叠加构成。所述压电叠堆元件包含23层压电陶瓷层，所述压电陶瓷层的厚度为100微米，所述电极层的厚度为2微米。进一步地，所述压电陶瓷层采用铌酸钾钠（KNN）基无铅压电陶瓷，所述铌酸钾钠基无铅压电陶瓷中铌酸钾钠及其掺杂改性材料的摩尔含量为80%，其中铌元素的质量分数为60%。所述传振结构20用于将压电叠堆元件的伸缩振动转变为振动平台的上下振动，其结构如图2所示。所述传振结构为倒“Y”型三臂结构，包含朝下的第一条臂21、第二条臂22，以及朝上的第三条臂23。第一条臂21与第二条臂22之间设置压电叠堆元件10，而第三条臂23则与振动平台30底部相连。当压电叠堆元件产生伸缩振动时，第一条臂21、第二条臂22随之发生横向的开合运动，从而带动第三条臂23在纵向上进行上下运动。由于压电叠堆元件10与传振结构20直接相连，第一条臂21、第二条臂22的开合运动的频率及振幅都与压电叠堆元件10的伸缩振动保持一致；第三条臂23上下运动的频率与压电叠堆元件10的伸缩振动频率一致，其振幅与压电叠堆元件10的伸缩振幅之间存在一定的比例关系，即振幅放大率。振幅放大率的数值由传振结构第一条臂21、第二条臂22之间的夹角θ决定，其数值在一定范围内近似于半夹角θ/2的正切值，可以根据实际需求来改变夹角θ的大小，以实现对振幅放大率的调节。所述振动平台30直接与待测试物体接触，用于承载待测物体。所述振动平台30的底部直接与传振结构20的第三条臂23直接相连，两者的振动状态保持一致。本技术提供的压电微振动台采用倒“Y”型的传振结构，能够有效地将压电叠堆元件的伸缩振动转变为振动平台的上下振动，并且振幅可调。所述压电微振动台工艺简单，适应性强，激振力可通过改变驱动电压调节，能够较好地满足微振动测试等方面的需求。以上仅为本技术的较佳实施例，并不用于局限本技术的保护范围，任何在本技术精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本技术的权利要求范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用无铅压电技术的微振动台，其特征在于，包括压电叠堆元件、传振结构以及振动平台；所述传振结构为倒“Y”型三臂结构，包含朝下的第一条臂、第二条臂，以及朝上的第三条臂；第一、第二条臂之间设置压电叠堆元件，而第三条臂则与振动平台底部相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种采用无铅压电技术的微振动台，其特征在于，包括压电叠堆元件、传振结构以及振动平台；所述传振结构为倒“Y”型三臂结构，包含朝下的第一条臂、第二条臂，以及朝上的第三条臂；第一、第二条臂之间设置压电叠堆元件，而第三条臂则与振动平台底部相连。


2.如权利要求1所述的微振动台，其特征在于，所述压电叠堆元件为多层结构，其内部由压电陶瓷层及电极层交叉叠加构成。


3.如权利要求1所述的微振动台，其特征在于，所述压电叠堆元件包含3~300层压电陶瓷层以及压电陶瓷层之间的电极层...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚文，吴超峰，
申请(专利权)人：嘉兴清锋新材料有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33